數(shù)據(jù)庫集群性質(zhì)

時間：2023-02-10 23:30:01 | 來源：營銷百科

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數(shù)據(jù)庫集群性質(zhì)：一.與分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別

1. 數(shù)據(jù)庫集群有的具有單份數(shù)據(jù)集，有的具有兩份或多份相似的數(shù)據(jù)集，有的具有兩份或多份實時一致的數(shù)據(jù)集；而分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)往往具有完全不同的數(shù)據(jù)集。
2. 數(shù)據(jù)庫集群往往是同構(gòu)的系統(tǒng)，要求集群各節(jié)點都具有相同的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)版本，甚至補丁包的版本也要求保持一致；而分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以是異構(gòu)系統(tǒng)，包含不同的操作系統(tǒng)和不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
3. 數(shù)據(jù)庫集群往往建立在高速局域網(wǎng)內(nèi)；而分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)既可以是高速局域網(wǎng)，也可以是跨部門、跨單位的異地遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。

二.數(shù)據(jù)庫集群的技術(shù)指標(biāo)

由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是任何一個信息系統(tǒng)的核心，因此除了業(yè)務(wù)邏輯之外，用戶還關(guān)心下面三點：

1. 系統(tǒng)性能

性能問題涉及硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用設(shè)計架構(gòu)、代碼質(zhì)量等多方面。但是數(shù)據(jù)庫集群如果能提供負(fù)載均衡能力和自動優(yōu)化能力，則是對整個系統(tǒng)性能具有莫大的好處。

2. 數(shù)據(jù)可靠性

在系統(tǒng)發(fā)生任意故障(包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫引擎、硬盤或磁盤陣列或存儲網(wǎng)絡(luò)等故障)條件下數(shù)據(jù)丟失的可能性。有的系統(tǒng)從設(shè)計原理上注定了必然會存在理論上的數(shù)據(jù)丟失可能性，而有的系統(tǒng)因為冗余設(shè)計原理，可以保證理論上的數(shù)據(jù)零丟失。用容災(zāi)領(lǐng)域的術(shù)語來講，這類似于RPO(Recovery Point Objective)，但是不完全等同于RPO。

3. 服務(wù)可用性

在系統(tǒng)發(fā)生任意故障(包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫引擎、硬盤或磁盤陣列或存儲網(wǎng)絡(luò)等故障)條件下整個系統(tǒng)停止對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)的可能性。與上面的數(shù)據(jù)庫可靠性緊密關(guān)聯(lián)，如果一個系統(tǒng)從理論上存在數(shù)據(jù)丟失的可能性，那么這樣的系統(tǒng)必然會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的服務(wù)停止。同樣地，用容災(zāi)領(lǐng)域的術(shù)語來講，這類似于RTO(Recovery Time Objective)，但是也同樣不能完全等同于RTO。

三.數(shù)據(jù)庫集群的分類

在市場上，數(shù)據(jù)庫集群是一個籠統(tǒng)的名詞，沒有一個權(quán)威的定義，各市場參與者往往是各取所需，推出各種特色的數(shù)據(jù)庫集群解決方案。一般地具有下列四種集群方案：

1．基于串行數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)

串行復(fù)制技術(shù)，本來是用于數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)備份的，離人們熟悉的'數(shù)據(jù)庫集群'的概念有一定的距離。但是由于計算機軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，使得利用這種概念和技術(shù)構(gòu)成的'數(shù)據(jù)庫集群'有了一定的可行性。此類集群，又可以分兩類:

a.串行異步復(fù)制

此種方式是數(shù)據(jù)的異步串行復(fù)制。主要采用數(shù)據(jù)庫事務(wù)日志傳送或者硬盤數(shù)據(jù)塊傳送技術(shù)來實現(xiàn)，SQL Server自帶的復(fù)制、鏡像和SQL2012新出的AlwaysON(備機可讀)以及第三的一些鏡像Mirror技術(shù)都是屬于此類產(chǎn)品，此類技術(shù)和產(chǎn)品本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)備份技術(shù)和產(chǎn)品。下列以事務(wù)日志傳送(Log Shipping)為例來說明。主數(shù)據(jù)庫完成事務(wù)處理后，生成事務(wù)處理日志，日志記錄通過FIFO隊列，進(jìn)入備份數(shù)據(jù)庫處理，從而得到備份數(shù)據(jù)。此種方式的缺陷在于：

a) 主數(shù)據(jù)庫并行處理事務(wù)而日志拷貝是串行的，而備份數(shù)據(jù)庫處理日志記錄也是串行的。因此，F(xiàn)IFO隊列的溢出隨時可能發(fā)生。一旦發(fā)生，隊列必須重建，從而需要重新建立備份數(shù)據(jù)庫。此種方法對于一般客戶來講是不可行的。

b) 由于日志拷貝是異步的，主備數(shù)據(jù)庫不是實時一致，兩者之間存在'時間差'，因此如果用備份數(shù)據(jù)庫作負(fù)荷均衡，這樣的應(yīng)用存在邏輯上的漏洞，可能會發(fā)生數(shù)據(jù)錯亂。

c) 由于主備數(shù)據(jù)存在時間差, 主數(shù)據(jù)庫一旦發(fā)生事故，理論上一定會丟失數(shù)據(jù)。在這種情況下，要么需要手工恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，這會消耗大量的人工成本，或者數(shù)據(jù)根本就不能恢復(fù)。

d) 對主機的性能影響，根據(jù)測試一般在15%到25%之間。

b.串行同步復(fù)制

此類集群往往是由昂貴的專用軟硬件構(gòu)成的，原理圖如下：

此類系統(tǒng)采用專用的高速網(wǎng)絡(luò)和軟件技術(shù)，將每個數(shù)據(jù)庫的請求，通過同步復(fù)制的方式，同步在主備兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上執(zhí)行正確后，才將結(jié)果返回給數(shù)據(jù)庫客戶。此系統(tǒng)的特點是：

a) 主數(shù)據(jù)庫被強迫與備份數(shù)據(jù)庫同步串行處理，因此性能受到限制。

b) 主備數(shù)據(jù)庫中任意一個出現(xiàn)問題，都會迫使事務(wù)處理交易回滾，因此整個系統(tǒng)的可靠性比單機系統(tǒng)降低了一半。

c) 由于以上問題，這種備份方式只適用于近距離光纖網(wǎng)絡(luò)（5英里）。

d) 專用系統(tǒng)造價昂貴，又加上述明顯缺陷，因此市場上很少被采用。

2．基于共享存儲的雙機容錯技術(shù)

從技術(shù)適應(yīng)性的角度講，雙機容錯比較適合于無狀態(tài)應(yīng)用，或者狀態(tài)信息較少的應(yīng)用切換，以此達(dá)到應(yīng)用級的高可用性目的，其實并不適合于數(shù)據(jù)庫級的應(yīng)用切換。

此種結(jié)構(gòu)往往是兩個服務(wù)器共享一個磁盤陣列，這里兩個服務(wù)器共享一個虛擬的IP供數(shù)據(jù)庫客戶使用，形成一個單一的邏輯數(shù)據(jù)庫映象。此種所謂的數(shù)據(jù)庫集群的目的是，一旦主機系統(tǒng)出現(xiàn)問題，備份系統(tǒng)通過心跳機制的檢測，完成從主機系統(tǒng)到備份系統(tǒng)的切換。這種方案在市場上被稱為'雙機集群'或者'雙機熱備'，簡稱參見'雙機'，但微軟稱之為'故障轉(zhuǎn)移集群'。它有下列特點：

a. 此種高可用性解決方案只是無狀態(tài)系統(tǒng)(典型的如Web服務(wù)器)的普通容錯切換思想在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的應(yīng)用。

b. 此系統(tǒng)本身只有一個單一的數(shù)據(jù)映象，數(shù)據(jù)儲存在共享的磁盤陣?yán)?，因此共享的磁盤陣列成為了整個系統(tǒng)的單點錯誤源。

c. 由于是單一數(shù)據(jù)映象，因此必須采用通常的復(fù)制或備份方法獲取第二份數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的安全性。因此所有復(fù)制或備份方法的缺點，此類系統(tǒng)全部存在。

d. 主機系統(tǒng)和備份系統(tǒng)之間是沒有任何負(fù)載均衡關(guān)系的，在正常情況下，備份系統(tǒng)是閑置在那里，因此對用戶來說是一種投資浪費。

e. 在錯誤切換的時候，往往存在切換時間長，而且更嚴(yán)重的是可能會存在丟失用戶交易數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停止服務(wù)，或者需要人工修復(fù)數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)找不回來。

3．以O(shè)racle RAC為代表的系統(tǒng)

RAC的英文全稱是：Real Application Cluster(真正的應(yīng)用級集群)。我們需要關(guān)注的是'應(yīng)用級'。為了緩解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)日益增長的性能壓力，Oracle公司推出了RAC系統(tǒng)。它基本結(jié)構(gòu)如下：

此類系統(tǒng)，專門是針對數(shù)據(jù)庫性能問題而提出的。采用共享磁盤陣列的方式，因此在結(jié)構(gòu)上和上述雙機容錯相似，不同的地方在于此系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫節(jié)點之間采用的不是簡單的心跳檢測，而是Oracle公司自己定義的一套復(fù)雜的信息交換協(xié)議，以此來動態(tài)分配來自數(shù)據(jù)庫客戶端的請求。它的特點是：

a. 是個應(yīng)用級的集群，也就是針對Oracle的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(因為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對于操作系統(tǒng)來講，就是一個'應(yīng)用程序'，因此被稱為'應(yīng)用級集群')，專門為提高數(shù)據(jù)庫性能而設(shè)計。

b. 此系統(tǒng)本身只有一個單一的數(shù)據(jù)映象，數(shù)據(jù)儲存在共享的磁盤陣?yán)?，因此享的磁盤陣?yán)蔀榱苏麄€系統(tǒng)的單點錯誤源。

c. 管理配置復(fù)雜。

d. 由于是單一數(shù)據(jù)映象，因此必須采用通常的復(fù)制或備份方法獲取第二份數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的安全性。因此所有復(fù)制或備份方法的缺點，此類系統(tǒng)全部存在。

e. 由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身具有高I/O的特性，因此，RAC系統(tǒng)里，磁盤I/O是提高性能的關(guān)鍵地方。

f. 依據(jù)不同的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，有的性能有所提升，有的性能可能會反而下降。